JP2940962B2 - ポリゴンスキャナのジッタ計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザプリンタ等に用いられるポリゴンス
キャナのジッタを測定するポリゴンスキャナのジッタ計
測装置に関する。

（従来の技術） 一般に、複雑な画像情報あるいは文字情報の出力装置
として用いられるレーザビームプリンタには、レーザ光
を反射する多面体鏡、すなわちポリゴンスキャナが設け
られており、高速回転しながら感光体等を走査して画像
が形成されるようになっている。そして、このようなポ
リゴンスキャナの性能は形成される画像の品質に大きな
影響を与えるため、ポリゴンスキャナの回転むら、ある
いは多面ミラーの回転軸に対する位置ずれ等により生じ
るジッタを測定してその性能の良否を判定するポリゴン
スキャナのジッタ計測装置が各種開発され、実用に供さ
れている。

従来のこの種のジッタ計測装置としては、例えば特開
昭64−28585号公報に記載のもの、あるいは各種の文
献、カタログ等に紹介されたものが知られており、それ
ぞれ特色を備えてはいるものの、その基本的構成はほぼ
同一であり、これを第５図に示す。

第５図において、符号１は複数のミラー２が外周に形
成された上述のポリゴンスキャナであり、ポリゴンスキ
ャナ１は図示は省略してあるが、ジッタ計測装置３のス
キャナモータに取り付けられて回転軸心Ｏを中心として
図中矢印方向に回転する。また、符号４はHe−Neあるい
は半導体レーザからなるレーザ光源であり、レーザ光源
４からポリゴンスキャナ１の回転軸心Ｏに向かって投射
されるレーザ光を複数のミラー２が順次に反射する。そ
して、円弧状の主走査線Ｌ−Ｌ上で最大像高位置のａ、
ｂ点にそれぞれ設られたPINフォトダイオードからなる
一対の受光センサ５、６が、各ミラー２に反射されたレ
ーザ光を順次に受光し、計測部８に信号を出力する。さ
らに計測部８においては、受光センサ５、６の信号に基
づき受光センサ５および６の検出時間差が各ミラー２に
ついて演算され、該時間差のばらつきによってポリゴン
スキャナ１のジッタが算出あれるようになっている。一
方、ポリゴンスキャナ１が実装されるレーザビームプリ
ンタにおいては、ａ点の受光センサ５が受光するレーザ
光をスタート同期信号として主走査線Ｌ−Ｌに沿った画
像の形成が開始されるので、ab間の中点ｃからｂ点まで
の間、特にｂ点近傍でジッタの影響が生じ易い。したが
って、上述のようなジッタ計測装置３においては、ポリ
ゴンスキャナ１が実装されるレーザビームプリンタの同
一と走査幅を有するａ、ｂ点に受光センサ５、６がセッ
トされてジッタの計測が行われる。なお、上述した主走
査線Ｌ−Ｌ上における最大像高とは、第６図において、
回転軸心Ｏを中心として回転するポリゴンスキャナ１の
任意のミラー２にレーザ光源４から投射レーザ光Ｐが投
射されてミラー２により反射された反射レーザ光Ｒがｆ
θレンズ７を通して主走査線Ｌ−Ｌ上に投射される点を
r₁とし、また投射レーザ光Ｐと主走査線Ｌ−Ｌの交点を
ｐとすると、r₁とｐ間の最大距離Ｈを示す。したがっ
て、レーザ光の正面入射、すなわち投射レーザ光Ｐがポ
リゴンスキャナ１の回転軸心Ｏと一致し、かつ主走査線
Ｌ−Ｌが投射レーザ光Ｐに直角の場合には、ポリゴンス
キャナ１の回転に伴い主走査線Ｌ−Ｌ上でｐ点に関して
r₁点に対称なr₂点が存在し、r₁、r₂間の距離、すなわち
2Hがポリゴンスキャナ１の実装されるレーザビームプリ
ンタにおける走査幅となる。また、上述の最大像高Ｈの
値はポリゴンスキャナ１の機種によって変化し、さらに
第６図における点r₁、r₂およびｐが第５図における点
ａ、ｂおよびｃに相当することは勿論である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のポリゴンスキャナの
ジッタ計測装置にあっては、大半のものがレーザ光源４
および受光センサ５、６の位置をポリゴンスキャナ１に
対して固定した構成であったため、ポリゴンスキャナ１
の機種を変更した場合、ポリゴンスキャナ１の最大像高
Ｈの値が変化してポリゴンスキャナ１の有効走査幅全域
に関するジッタを測定することができず、したがって各
機種のポリゴンスキャナ１に対応することができないと
いう不具合があった。また、上述の固定タイプのものの
外に、レーザ光源４をポリゴンスキャナ１の反射点を中
心とする円周に沿って移動させるタイプのもの、あるい
はさらに進歩したものとして受光センサ５、６を一対の
回転ステージ上に載置し、該回転ステージを受光センサ
５、６とともに三角形断面を有する光学用ガイドレール
上をスライドさせ、さらにポリゴンスキャナ１の受光面
と投射レーザ光のなす角度をオシロスコープの出力によ
り調整するタイプのものがある。しかしながら、前者の
ものにおいても受光センサ５、６が固定されているた
め、ポリゴンスキャナ１の有効走査幅全域をカバーする
ことは困難であり、一方後者のものにおいては、受光セ
ンサ５、６の移動および角度の調整が入手で行われ、さ
らに光学ガイドレール等の支持機構の剛性が低いため、
受光センサ５、６の移動は可能であっても、高精度の位
置決めが困難であるという不具合があった。

（発明の目的） 本発明は、上述のような従来技術の課題を背景として
なされたものであり、受光センサを移動する可動部、可
動部を案内する剛性の大きいガイドレールおよび可動部
の位置を検出する位置センサを備えた位置決め機構を設
けることにより、人手のいらない受光センサの移動、位
置決めを可能として、各機種のポリゴンスキャナに対応
可能で、しかも受光センサの高精度の位置決めが可能な
ポリゴンスキャナのジッタ計測装置を提供することを目
的としている。

（発明の構成） 本発明は、上記目的達成のため、多面ミラーを有する
回転可能なポリゴンスキャナと、該ポリゴンスキャナの
回転中心軸に対して垂直な方向から該回転中心軸に向か
ってレーザ光を投写するレーザ光源と、該レーザ光の投
写線を挟んで投写線および前記ポリゴンスキャナの回転
中心軸に直交する直線上に等距離に設置され、前記多面
ミラーで反射されたレーザ光を受光する一対の受光セン
サとを備え、前記受光センサの設置位置が最大像高位置
となるポリゴンスキャナのジたポリゴンスキャナのジッ
タ計測装置において、前記一対の受光センサを前記直線
上でそれぞれ移動する一対の可動部と、該可動部の移動
を案内するガイドレールと、前記可動部の位置を検出し
て信号を出力する位置センサとを有し、該位置センサの
信号に基づいて前記可動部を可動させ、前記受光センサ
をポリゴンスキャナの種類毎の最大像高位置に位置決め
する位置決め機構を設けたことを特徴とするものであ
る。

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。
第１図がら第４図までは本発明に係るポリゴンスキャナ
のジッタ計測装置の一実施例を示す図である。なお、第
１図はその基本構成図、第２図はその詳細平面図、第３
図および第４図はそれぞれの受光センサ部の詳細を示す
図である。

まず、構成を説明する。

第１図および第２図において、符号11はHe−Neレーザ
からなるレーザ光源であり、レーザ光源11から投射され
た投射レーザ光Ｐは高速回転するポリゴンスキャナ12の
多面ミラー12により順次に反射される。ポリゴンスキャ
ナ12の各多面ミラー13により反射された反射レーザ光Ｒ
はポリゴンスキャナ12の回転に伴って一対の受光センサ
14、15のうち図中左側の受光センサ14に受光、検出さ
れ、次いで図中右側の受光センサ15に受光、検出され
る。なお、レーザ光源11の投射光レーザＰは第２図に示
す上下一対のｆθレンズ16、17の中心部に穿設された透
孔16a、17aをそれぞれ通過してポリゴンスキャナ12の回
転軸心（回転中心軸）Ｏに対して垂直な方向からこの回
転軸心Ｏに向かって投射され、本実施例においてはレー
ザ光の正面入射の場合を示す。また、ポリゴンスキャナ
12は、図示は省略してあるが、スキャナモータにより回
転軸心Ｏを中心として回転し、さらに受光センサ14、15
に対して所定位置に位置決めされている。一方、符号18
および19は受光センサ14および15をそれぞれ保持して移
動する一対の可動部であり、可動部18、19はそれぞれ上
下一対のガイドレール20、21に案内されて直線上を移動
する。そして第２図において、ガイドレール20、21に狭
持された固定子22および可動部18、19はリニアパルスモ
ータ23を構成し、リニアパルスモータ23は制御部24のパ
ルス信号に基づいて可動部18、19をそれぞれガイドレー
ル20、21に沿って移動させるようになっている。なお、
受光センサ14、15を保持する可動部18、19はリニアパル
スモータ23の可動子を構成している。

上述の受光センサ14、15は第３図および第４図に示す
ように、可動部18あるいは19に固着されたＬ字形のホー
ルダ25、ホールダ25の突出部25aに載置されたフォトダ
イオード駆動基板26、ホールダ25の突出部25aに上下方
向に穿設された透孔25bの上端側に内挿されたフォトダ
イオード27、透孔25bの下端を覆うシリンドリカルレン
ズ28、透孔25bの中間部にほぼ直角に形成されたスリッ
ト25cに挿入された板ガラス製プレート29、板ガラス製
プレート29にフォトダイオード27に対向して形成された
アルミニウム蒸着膜30およびアルミニウム蒸着膜30にホ
ールダ25の突出部25aの突出方向に形成されたスリット3
0aからなる。そして、第２図に示すポリゴンスキャナ12
の多面ミラー13に反射された反射レーザ光Ｒがシリンド
リカルレンズ28、板ガラス製プレート29およびアルミニ
ウム蒸着膜30のスリット30aを通してフォトダイオード2
7に投射され、フォトダイオード27が反射レーザ光Ｒを
検出してフォトダイオード駆動基板26を介して第２図に
示す制御部24に信号を出力す、該信号に基づきポリゴン
スキャナ12のジッタが算出される。さらに、上述のよう
に構成された受光センサ14、15は第２図に示すように、
投射レーザ光Ｐに対し、それぞれ18゜の角度で内方に傾
斜して可動部18、19に保持されており、このため各機種
のポリゴンスキャナ12に対応可能となっている。一方、
第４図に示すように、可動部18、19とガイドレール20、
21の間には予圧済みの鋼球からなる軸受31、32が介装さ
れており、このため可動部18、19が移動する際の上下方
向の精度は極めて良好である。またガイドレール20、21
がリニアパルスモータ23の固定子22と一体で形成されて
いるため、ガイドレール20、21の軸方向の剛性は大き
く、このため可動部18、19とともに受光センサ14、15が
ガイドレール20、21に沿って極めて高精度で移動するこ
とが可能である。

第２図において、符号33、34はそれぞれガイドレール
21の図中左右端に固定された原点位置センサであり、原
点位置センサ33、34は可動部18、19がガイドレール20、
21の両端の原点位置にあるときに、それぞれ可動部18、
19の下面に突出して設けられたドグと言われる検出端18
a、19aを検出して信号を制御部24に出力する。すなわ
ち、原点位置センサ33、34はそれぞれ可動部18、19の位
置、本実施例においては可動部18、19の原点位置を検出
して信号を制御部24に出力する位置センサとしての機能
を有している。そして、上述の一対の可動部18、19、ガ
イドレール20、21および原点位置センサ33、34は、可動
部18、19を除くリニアパルスモータ23および制御部24と
ともに位置決め機構35を構成し、位置決め機構35は原点
位置センサ33、34の信号に基づき可動部18、19を移動さ
せて受光センサ14、15を所定の位置、すなわち各ポリゴ
ンスキャナ12が有する特有の最大像高位置に位置決めす
る機能を有している。なお、本実施例においてはポリゴ
ンスキャナ12のジッタ計測の終了後、可動部18、19はそ
れぞれ自動的に原点位置に復帰するように構成されてい
る。

ここで、第６図に基づき、最も頻用される４種類のポ
リゴンスキャナ12に対応して位置決め機構35が受光セン
サ14、15をガイドレール20、21に沿って位置決めする所
定の位置につき説明する。

第６図において、前述のように点r₁およびr₂は、レー
ザ光源11から投射された投射レーザ光Ｐ（このレーザ光
Ｐが投写線に対応する）が回転するポリゴンスキャナ12
の各多面ミラー13に反射されて反射レーザ光Ｒがｆθレ
ンズ16、17を通して主走査線Ｌ−Ｌ上に投射される最大
像高Ｈの位置を示す各点である。そして各機種のポリゴ
ンスキャナ12の特有の諸元を下記の通りとした場合、最
大像高Ｈ〔mm〕は下記（１）式により示される。

A:ポリガンスキャナ12の回転軸心Ｏから各多面ミラー
13までの距離〔mm〕 B:（Ｃ−Ｄ）/2 C:各多面ミラー13の有効辺長（加工だれを除いた長
さ）〔mm〕 D:投射レーザ光Ｐの主走査径〔mm〕 但し、（１）式中ｆはｆθレンズ16、17の焦点距離を
示す。そして、（１）式に基づき上述のように最も頻用
される４種のポリゴンスキャナ12について次表に示す結
果が得られた。なお、この場合、本実施例においてはＤ
＝1.86mm、ｆ＝145.758mmである。

したがって、第２図において受光センサ14、15は、投
射レーザ光Ｐを挟んでレーザ光Ｐおよびポリゴンスキャ
ナ12の回転軸心Ｏに直交する直線上に等距離（左右対
称）に2H、すなわち159.14mm〜274.96mmの間で、（可動
部18、19それぞれのストロークは57.91mm）位置決め機
構35によって位置決め可能であればよい。一方、本実施
例の位置決め機構35においては、固定子22の全長、すな
わち、可動部18、19を案内するガイドレール20、21の有
効長は480mm、可動部18、19の長さがそれぞれ156mmであ
るため、可動部18、19のストロークはそれぞれ84mmであ
り、上述の条件を満足するように構成されている。

次に、作用を説明する。

第２図において、可動部18および19の原点位置が原点
位置センサ33および34により検出されて制御部24に信号
が出力され、制御部24はリニアパルスモータ23にパルス
信号を出力する。そして、位置決め機構35によって受光
センサ14、15がそれぞれガイドレール20、21に沿って可
動部18、19とともに移動し、所定の位置、すなわちジッ
タを計測すべきポリゴンスキャナ12の特有の諸元に基づ
き算出された最大像高Ｈの位置に位置決めされる。この
際、分解能1.6μ／パルスの性能を有するリニアパルス
モータ23により可動部18、19に保持された受光センサ1
4、15が図示しないスキャナモータに装着されたポリゴ
ンスキャナ12に対してμ単位の高精度をもって位置決め
される、なお、原点位置センサ33、34の取付位置は投射
レーザ光Ｐに関して正確に左右対称でないため、原点位
置センサ33、34の信号に基づく制御部24のパルス信号は
必ずしも同一ではない。次いで、ポリゴンスキャナ12の
回転とともにレーザ光源11からポリゴンスキャンナ12の
回転軸心Ｏに向けて投射レーザ光Ｐが回転するポリゴン
スキャナ12の多面ミラー13に投射され、各多面ミラー13
によって順次に反射される。さらに、各多面ミラー13に
より反射された反射レーザ光Ｒを受光センサ14、15が検
出して制御部24に信号を出力し、該信号に基づきポリゴ
ンスキャナ12のジッタが算出される。１機種のポリゴン
スキャナ12のジッタ計測が終了すると、他機種のポリゴ
ンスキャナ12が装着されるが、可動部18、19は自動的に
原点に復帰し、再び同様な手続きを経て他機種のポリゴ
ンスキャナ12の計測が実施される。なお、本実施例にお
いては、上述のようにジッタの計測終了後、可動部18、
19が自動的に原点に復帰するように構成されているた
め、原点位置センサ33、34が可動部18、19の原点位置を
検出して位置決め機構35により可動部18、19が移動し、
受光センサ14、15が次回のポリゴンスキャナ12に対応す
る所定の位置に位置決めされるが、これに限らず、原点
位置センサ33、34が今回の計測位置にある可動部18、19
を検出してそのまま可動部18、19を次回の計測位置に移
動するようにしても差し支えない。

そして、前述のように、本実施例においては、頻用さ
れる４種のポリゴンスキャナ12の諸元を満足させるよう
に可動部18、19のストロークが設定されているので、各
種のポリゴンスキャナ12に対応したジッタの計測が可能
である。なお、可動部18、19はポリゴンスキャナ12の交
換時に必ず原点に復帰後、次のポリゴンスキャナ12の最
大像高Ｈに基づいて移動するため、リニアパルスモータ
23のヒステリシス（例えば50μ）が除去され、高精度の
位置めの再現性を確保することができる。また、受光セ
ンサ14、15を投射レーザ光Ｐに対して18゜傾けて設けて
あるため、各種のポリゴンスキャナ12の反射レーザ光Ｒ
を受光センサ14、15が的確に捕えることが可能であり、
受光センサ14、15の回転調整は必要としない。さらに受
光センサ14、15がリニアパルスモータ23によって移動、
位置決めされるので、制御部24による制御はオープンル
ープとなり、複雑な制御回路を必要としないので、コス
トの低減も併せて期待可能である。

このように、本実施例においては位置決め機構35を設
けて受光センサ14、15の位置決めを行っているので、下
記に列挙する作用効果が得られる。

（１）可動部18、19により、受光センサ14、15の位置が
任意に変えられるので、多機種のポリゴンスキャナ12に
対応可能である。

（２）位置センサ33、34により受光センサ14、15をガイ
ドレール20、21に沿って高精度で位置決めができる。

（３）両可動部18、19を共通のガイドレール20、21に沿
ってスライドさせているので、ポリゴンミラー反射点か
らの距離（光路）がミクロン単位で管理できる。

（４）ガイドレール20、21に、予圧済の鋼球を用いた軸
受31、32を使用しているので、回転モーメントに対して
剛性が大きく、受光センサ14、15を受光方向に高精度で
位置決めすることができる。

（５）（１）項の作用効果により、ポリゴンスキャナ12
が実装されるレーザビームプリンタと同寸法の走査幅で
ジッタを測定することができる。

（効果） 本発明によれば、一対の受光センサをレーザ光の投写
線を挟んで投写線およびポリゴンスキャナの回転中心軸
に直交する直線上でそれぞれ移動する一対の可動部と、
可動部の移動を案内するガイドレールと、可動部の位置
を検出して信号を出力する位置センサとを有し、位置セ
ンサの信号に基づいて可動部を可動させ、受光センサを
ポリゴンスキャナの種類毎の最大像高位置に位置決めす
る位置決め機構を設けたので、人手によらない受光セン
サの移動、位置決めをすることができる。したがって、
本発明の目的とする各機種のポリゴンスキャナに対応可
能で、しかも受光センサの高精度の位置決めが可能なポ
リゴンスキャナのジッタ計測装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは、本発明に係るポリゴンスキャ
ナのジッタ計測装置の一実施例を示す図であり、第１図
はその基本構成図、第２図はその詳細平面図、第３図は
その受光センサおよび可動部の拡大要部断面図、第４図
は第３図におけるIV−IV矢視要部断面図である。 第５図は従来例を示すその基本構成図であり、第６図は
ポリゴンスキャナの最大像高Ｈを説明するための図であ
る。 11……レーザ光源、 12……ポリゴンスキャナ、 13……多面ミラー、 14、15……受光センサ（一対の受光センサ）、 18、19……可動部（一対の可動部）、 20、21……ガイドレール、 33、34……原点位置センサ（位置センサ）、 35……位置決め機構。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多面ミラーを有する回転可能なポリゴンス
   キャナと、 該ポリゴンスキャナの回転中心軸に対して垂直な方向か
   ら該回転中心軸に向かってレーザ光を投写するレーザ光
   源と、 該レーザ光の投写線を挟んで投写線および前記ポリゴン
   スキャナの回転中心軸に直交する直線上に等距離に設置
   され、前記多面ミラーで反射されたレーザ光を受光する
   一対の受光センサとを備え、前記受光センサの設置位置
   が最大像高位置となるポリゴンスキャナのジッタ計測装
   置において、 前記一対の受光センサを前記直線上でそれぞれ移動する
   一対の可動部と、該可動部の移動を案内するガイドレー
   ルと、前記可動部の位置を検出して信号を出力する位置
   センサとを有し、該位置センサの信号に基づいて前記可
   動部を可動させ、前記受光センサをポリゴンスキャナの
   種類毎の最大像高位置に位置決めする位置決め機構を設
   けたことを特徴とするポリゴンスキャナのジッタ計測装
   置。